Tratamiento individualizado de emTr para la depresión utilizando un método de orientación basado en fMRI
Summary
El presente protocolo describe la aplicación de la estimulación magnética transcraneal repetitiva (EMTr), donde una subregión de la corteza prefrontal dorsolateral (DLPFC) con la anticorrelación funcional más fuerte con la corteza cingulada anterior subgenual (sgACC) se ubicó como el objetivo de estimulación bajo la ayuda de un sistema de neuronavegación basado en fMRI.
Abstract
Para lograr una mayor eficacia clínica, se espera una revolución en el tratamiento del trastorno depresivo mayor (TDM). La estimulación magnética transcraneal repetitiva (EMTr) es una técnica de neuromodulación no invasiva y segura que cambia inmediatamente la actividad cerebral. A pesar de su amplia aplicación en el tratamiento del TDM, la respuesta al tratamiento sigue siendo diferente entre los individuos, lo que puede atribuirse al posicionamiento inexacto del objetivo de estimulación. Nuestro estudio tiene como objetivo examinar si el posicionamiento asistido por resonancia magnética funcional (fMRI) mejora la eficacia de la EMTr en el tratamiento de la depresión. Tenemos la intención de identificar y estimular la subregión de la corteza prefrontal dorsolateral (DLPFC) en MDD con la anticorrelación más fuerte con la corteza cingulada anterior subgenual (sgACC), y realizar una investigación comparativa de este nuevo método y la regla tradicional de 5 cm. Para lograr una estimulación más precisa, ambos métodos se aplicaron bajo la guía del sistema de neuronavegación. Se esperaba que el tratamiento de EMT con posicionamiento individualizado basado en la conectividad funcional en estado de reposo pudiera mostrar una mejor eficacia clínica que el método de 5 cm.
Introduction
El trastorno depresivo mayor (TDM) se caracteriza por una depresión significativa y persistente, y en casos más graves, los pacientes pueden encontrar alucinaciones y/o delirios 1,2. En comparación con la población general, el riesgo de suicidio entre los pacientes con TDM es aproximadamente 20 veces mayor3. Si bien la medicación es actualmente el tratamiento más utilizado para el TDM, entre el 30% y el 50% de los pacientes carecen de una respuesta adecuada a los antidepresivos4. Para los respondedores, la mejoría de los síntomas tiende a aparecer después de un período latente relativamente largo y se acompaña de efectos secundarios. La psicoterapia, aunque efectiva para algunos pacientes, es costosa y requiere mucho tiempo. Por lo tanto, se requiere urgentemente un tratamiento más seguro y eficaz para el TDM.
La estimulación magnética transcraneal repetitiva (EMTr) es una técnica no invasiva y segura y ha sido aprobada para el tratamiento de diversos trastornos mentales 5,6,7. Aunque su mecanismo terapéutico sigue sin estar claro, se especuló que la EMTr funciona regulando la actividad de las regiones cerebrales estimuladas y la plasticidad neuronal 8,9,10, normalizando así redes funcionales específicas 10,11,12. La EMTr también causa efecto de red, que evoca cambios en áreas remotas del cerebro a través de vías de conexión, lo que lleva a un efecto terapéutico amplificado13. Aunque la EMTr cambia la actividad cerebral de forma inmediata y robusta, su tasa de respuesta en el tratamiento del TDM es solo de alrededor del 18%14. La razón principal puede ser la ubicación inexacta de los objetivos de estimulación15.
La corteza cingulada anterior subgenual (sgACC) es la principal responsable del procesamiento emocional y desempeña un papel en la regulación de la respuesta a eventos estresantes, la respuesta emocional a estímulos internos y externos y la expresión emocional 16,17,18. Esta subregión de ACC comparte una conectividad estructural y funcional sustancial con la corteza cerebral y el sistema límbico19,20. Curiosamente, los estudios han demostrado que la actividad post-estimulación de esta área está estrechamente relacionada con la eficacia clínica de TMS. Por ejemplo, el flujo sanguíneo de sgACC disminuyó después de un curso de EMT dirigido a la corteza prefrontal dorsolateral derecha (DLPFC), que se asoció con el alivio de los síntomas depresivos21. Vink et al.8 encontraron que la estimulación dirigida a DLPFC se propagó a sgACC, y sugirieron que la actividad de sgACC puede ser un biomarcador de la respuesta al tratamiento de TMS. Según investigaciones anteriores, Fox y sus colegas22 propusieron que apuntar a una subregión de DLPFC que muestra la anticonectividad funcional más fuerte con sgACC (coordenada MNI: 6, 16, -10) mejora el efecto antidepresivo. Aquí, demostramos un protocolo de estudio destinado a examinar esta hipótesis.
Protocol
Representative Results
Discussion
El sgACC es responsable del procesamiento emocional y desempeña un papel importante en la regulación del estrés 16,17,18. Un estudio sugiere que apuntar a una subregión de DLPFC que muestra una anticonectividad funcional más fuerte con sgACC (6, 16, -10) puede mejorar el efecto antidepresivo25. Por lo tanto, localizar con precisión este objetivo es el paso crítico de este protocolo. Antes de la est…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
El estudio fue financiado por el proyecto financiado por la Fundación de Ciencias Postdoctorales de China (2019M652854) y la Fundación de Ciencias Naturales de Guangdong, China (Subvención No. 2020A1515010077).
Materials
| 3T Philips Achieva MRI scanner | Philips | ||
| Harvard/Oxford cortical template | http://www.cma.mgh.harva rd.edu/ | ||
| MATLAB | MathWorks | ||
| SPM12 | http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm | ||
| The Visor2 system | ANT Neuro | The Visor2 software, the optical tracking system, tracking tools and calibration board are part of the visor2 system. | |
| TMS device | Magstim, Carmarthenshire, UK |
References
- Schramm, E., Klein, D. N., Elsaesser, M., Furukawa, T. A., Domschke, K. Review of dysthymia and persistent depressive disorder: History, correlates, and clinical implications. Lancet Psychiatry. 7 (9), 801-812 (2020).
- Knight, M. J., Baune, B. T. Cognitive dysfunction in major depressive disorder. Current Opinion in Psychiatry. 31 (1), 26-31 (2018).
- Otte, C., et al. Major depressive disorder. Nature Reviews Disease Primers. 2 (1), 1-20 (2016).
- Rafeyan, R., Papakostas, G. I., Jackson, W. C., Trivedi, M. H. Inadequate response to treatment in major depressive disorder: Augmentation and adjunctive strategies. Journal of Clinical Psychiatry. 81 (3), (2020).
- Zhang, J. J., Fong, K. N., Ouyang, R. g., Siu, A. M., Kranz, G. S. J. A. Effects of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) on craving and substance consumption in patients with substance dependence: A systematic review and meta-analysis. Addiction. 114 (12), 2137-2149 (2019).
- Enokibara, M., Trevizol, A., Shiozawa, P., Cordeiro, Q. Establishing an effective TMS protocol for craving in substance addiction: Is it possible. American Journal on Addictions. 25 (1), 28-30 (2016).
- Diana, M., et al. Rehabilitating the addicted brain with transcranial magnetic stimulation. Nature Reviews Neuroscience. 18 (11), 685 (2017).
- Vink, J. J. T., et al. A novel concurrent TMS-fMRI method to reveal propagation patterns of prefrontal magnetic brain stimulation. Human Brain Mapping. 39 (11), 4580-4592 (2018).
- Baeken, C., De Raedt, R. Neurobiological mechanisms of repetitive transcranial magnetic stimulation on the underlying neurocircuitry in unipolar depression. Dialogues in Clinical Neuroscience. 13 (1), 139-145 (2011).
- Tik, M., et al. Towards understanding rTMS mechanism of action: Stimulation of the DLPFC causes network-specific increase in functional connectivity. Neuroimage. 162, 289-296 (2017).
- Castrén, E. Neuronal network plasticity and recovery from depression. JAMA Psychiatry. 70 (9), 983-989 (2013).
- Cantone, M., et al. Cortical plasticity in depression. ASN Neuro. 9 (3), 1759091417711512 (2017).
- Valero-Cabré, A., Amengual, J. L., Stengel, C., Pascual-Leone, A., Coubard, O. A. Transcranial magnetic stimulation: A comprehensive review of fundamental principles and novel insights. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 83, 381-404 (2017).
- Luber, B. M., et al. Using neuroimaging to individualize TMS treatment for depression: Toward a new paradigm for imaging-guided intervention. Neuroimage. 151, 65-71 (2017).
- Wassermann, E. M., Zimmermann, T. J. P. Transcranial magnetic brain stimulation: Therapeutic promises and scientific gaps. Pharmacology & Therapeutics. 133 (1), 98-107 (2012).
- Kim, H., et al. Hypometabolism and altered metabolic connectivity in patients with internet gaming disorder and alcohol use disorder. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry. 95, 109680 (2019).
- Kim, J. Y., et al. The correlation between the frontostriatal network and impulsivity in internet gaming disorder. Scientific Reports. 9 (1), 1191 (2019).
- Wang, Y., et al. Impaired decision-making and impulse control in Internet gaming addicts: evidence from the comparison with recreational Internet game users. Addiction Biology. 22 (6), 1610-1621 (2017).
- Mayberg, H. S. Limbic-cortical dysregulation: A proposed model of depression. Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences. 9 (3), 471-481 (1997).
- Rolls, E. T. The cingulate cortex and limbic systems for emotion, action, and memory. Brain Structure and Function. 224 (9), 3001-3018 (2019).
- Philip, N. S., et al. Network mechanisms of clinical response to transcranial magnetic stimulation in posttraumatic stress disorder and major depressive disorder. Biological Psychiatry. 83 (3), 263-272 (2018).
- Fox, M. D., Buckner, R. L., White, M. P., Greicius, M. D., Pascual-Leone, A. Efficacy of transcranial magnetic stimulation targets for depression is related to intrinsic functional connectivity with the subgenual cingulate. Biological Psychiatry. 72 (7), 595-603 (2012).
- Sheehan, D. V., et al. The Mini-International Neuropsychiatric Interview (M.I.N.I.): The development and validation of a structured diagnostic psychiatric interview for DSM-IV and ICD-10. Journal of Clinical Psychiatry. 59, 22-33 (1998).
- Montgomery, S. A., Asberg, M. A new depression scale designed to be sensitive to change. British Journal of Psychiatry. 134, 382-389 (1979).
- Fox, M. D., Buckner, R. L., White, M. P., Greicius, M. D., Pascual-Leone, A. J. B. p. Efficacy of transcranial magnetic stimulation targets for depression is related to intrinsic functional connectivity with the subgenual cingulate. Biological Psychiatry. 72 (7), 595-603 (2012).
- Cash, R. F. H., et al. Personalized connectivity-guided DLPFC-TMS for depression: Advancing computational feasibility, precision and reproducibility. Human Brain Mapping. , (2021).
- Hamilton, M. A rating scale for depression. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 23 (1), 56-62 (1960).
- Beck, A. T., Steer, R. A., Brown, G. K. . Manual for the Beck depression inventory-II. , 1-82 (1996).
- Hamilton, M. The assessment of anxiety states by rating. British Journal of Medical Psychology. 32 (1), 50-55 (1959).
- Guy, W. ECDEU assessment manual for psychopharmacology, revised. U.S. Dept. of Health, Education, and Welfare, Public Health Service, Alcohol, Drug Abuse, and Mental Health Administration, National Institute of Mental Health, Psychopharmacology Research Branch, Division of Extramural Research Programs. , (1976).
- Kern, R. S., et al. The MATRICS consensus cognitive battery, part 2: Co-norming and standardization. American Journal of Psychiatry. 165 (2), 214-220 (2008).
- Nuechterlein, K. H., et al. The MATRICS consensus cognitive battery, part 1: Test selection, reliability, and validity. American Journal of Psychiatry. 165 (2), 203-213 (2008).
- Jing, Y., et al. Pregenual or subgenual anterior cingulate cortex as potential effective region for brain stimulation of depression. Brain and Behavior. 10 (4), 01591 (2020).
- Cole, E. J., et al. Stanford accelerated intelligent neuromodulation therapy for treatment-resistant depression. American Journal of Psychiatry. 177 (8), 716-726 (2020).
- Cash, R. F. H., et al. Subgenual functional connectivity predicts antidepressant treatment response to transcranial magnetic stimulation: Independent validation and evaluation of personalization. Biological Psychiatry. 86 (2), 5-7 (2019).
- Ge, R., Downar, J., Blumberger, D. M., Daskalakis, Z. J., Vila-Rodriguez, F. Functional connectivity of the anterior cingulate cortex predicts treatment outcome for rTMS in treatment-resistant depression at 3-month follow-up. Brain Stimulation. 13 (1), 206-214 (2020).
- Ojemann, J. G., et al. Anatomic localization and quantitative analysis of gradient refocused echo-planar fMRI susceptibility artifacts. Neuroimage. 6 (3), 156-167 (1997).
- Schonfeldt-Lecuona, C., et al. The value of neuronavigated rTMS for the treatment of depression. Clinical Neurophysiology. 40 (1), 37-43 (2010).
- Krieg, S. M., et al. Protocol for motor and language mapping by navigated TMS in patients and healthy volunteers; workshop report. Acta Neurochir (Wien). 159 (7), 1187-1195 (2017).
- Haddad, A. F., Young, J. S., Berger, M. S., Tarapore, P. E. Preoperative applications of navigated transcranial magnetic stimulation. Frontiers in Neurology. 11, 628903 (2020).
- Baeken, C., Duprat, R., Wu, G. R., De Raedt, R., van Heeringen, K. Subgenual anterior cingulate-medial orbitofrontal functional connectivity in medication-resistant major depression: A neurobiological marker for accelerated intermittent theta burst stimulation treatment. Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging. 2 (7), 556-565 (2017).
- Wu, G. R., De Raedt, R., Van Schuerbeek, P., Baeken, C. Opposite subgenual cingulate cortical functional connectivity and metabolic activity patterns in refractory melancholic major depression. Brain Imaging and Behavior. 14 (2), 426-435 (2020).
- Salomons, T. V., et al. Resting-state cortico-thalamic-striatal connectivity predicts response to dorsomedial prefrontal rTMS in major depressive disorder. Neuropsychopharmacology. 39 (2), 488-498 (2014).
- Iseger, T. A., van Bueren, N. E. R., Kenemans, J. L., Gevirtz, R., Arns, M. A frontal-vagal network theory for major depressive disorder: Implications for optimizing neuromodulation techniques. Brain Stimulation. 13 (1), 1-9 (2020).
